DE3512379C2 - Kohlenstoff enthaltendes feuerfestes Material und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kohlenstoff enthaltendes feuerfestes Material, das für feuerfeste Strukturen einsetzbar ist, bei denen es auf eine hohe Wärmeschockbeständigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit ankommt, sowie das Verfahren zu seiner Herstellung.

Beispielsweise werden bestimmte feuerfeste Strukturen, wie lange Leitungen, die zum Verbinden von geschmolzenen Stahl enthaltenden Pfannen mit Gießpfannen oder Gießpfannen mit Formen verwendet werden, Eintauchdüsen, obere und untere Düsen von Gleitdüsenvorrichtungen (Gleitverschlußvorrich­ tungen), Platten von Gleitdüsenvorrichtungen oder Düsen von Konvertern, beträchtlichen Temperaturunterschieden in­ nerhalb der Strukturen während des Einsatzes ausgesetzt, so daß beträchtliche Wärmespannungen in der Struktur in­ folge unterschiedlicher Expansionsgeschwindigkeiten an verschiedenen Teilen der Strukturen auftreten. Außerdem erfahren feuerfeste Strukturen eine äußere mechanische Bean­ spruchung, beispielsweise eine Vibration, aufgrund des Fließens von geschmolzenem Stahl oder einer mechanischen Gleitbewegung.

Daher müssen feuerfeste Materialien, welche derartige Strukturen bilden, eine ausgezeichnete Wärmeschockbestän­ digkeit besitzen. Ferner müssen die feuerfesten Materialien eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit und Oxidations­ beständigkeit besitzen, damit sie dem erheblichen Abrieb zu widerstehen vermögen, der auf das Fließen von geschmol­ zenem Stahl zurückzuführen ist, welcher Luft in eingeschlos­ sener Form enthält. Wird ferner eine Düse oder ein Ausguß aus einer derartigen feuerfesten Struktur unter der Bedin­ gung eingesetzt, daß das untere Ende in geschmolzenen Stahl eintaucht, dann ist es außerdem notwendig, daß die Düse eine ausreichende Schlackenerosionsbeständigkeit besitzt, welche sie in die Lage versetzt, der Erosion durch die ge­ schmolzene Schlacke zu widerstehen, die auf der Oberfläche des geschmolzenen Stahls auftritt.

Als Materialien, die für derartige feuerfeste Strukturen geeignet sind, wurden bisher verschiedene Materialien mit verbesserten Eigenschaften entwickelt, welche den Verände­ rungen der Arbeits- oder Betriebsbedingungen, die von Jahr zu Jahr schärfer werden, zu widerstehen vermögen.

Beispielsweise ist es bekannt, zur Verbesserung der Eigen­ schaften von langen Düsen oder Eintauchdüsen aus Aluminium­ oxid/Graphit die Dicke der Flocken von flockenartigem darin enthaltenen Graphit zu steuern oder Kohlenstoffasern oder bestimmte Rohmaterialien, die Zirkonoxid enthalten, zuzu­ setzen. Derartige Maßnahmen vermögen zwar in wirksamer Weise die Wärmeschockbeständigkeit und die Abriebbeständig­ keit zu verbessern, sie sind jedoch nicht in der Lage, in wirksamer Weise das Reißen oder Brechen der Düsen zu verhin­ dern, was während des Betriebs am nachteiligsten ist.

Man hat erwartet, daß die Zugabe von Kohlenstoffasern das vorstehend erwähnte Reißen oder Brechen verhindert, es wur­ de jedoch keine merkliche Wirkung erzielt, da die Verteilung der Kohlenstoffasern in der Matrix oder inneren Struktur des Aluminiumoxid/Graphit-Materials extrem schwierig ist.

Was die Gleitdüsen betrifft, so werden ihre Arbeits- oder Betriebsbedingungen mit zunehmender Verbesserung der konti­ nuierlichen Gießtechnologie schärfer, beispielsweise im Fal­ le eines kontinuierlichen Vielstufengießens. Es wurden Ma­ terialien mit verbesserten Abriebseigenschaften, welche einen Zusatz von Aluminiumpulver oder Magnesiumpulver ent­ halten, entwickelt. Diese Materialien wurden in breitem Um­ fange eingesetzt.

Jedoch sind auch diese Materialien nicht in der Lage, den Anforderungen von immer länger und dünner werdenden Düsen bzw. Ausgüssen zu entsprechen, so daß ein Reißen oder Bre­ chen der Düsen auftritt.

Platten, die in Gleitdüsenvorrichtungen eingesetzt werden, werden unter Verwendung von Materialien mit hoher Abrieb- oder Abnutzungsbeständigkeit hergestellt, die Metallpulver mit niedrigen Schmelzpunkten, wie Al-Pulver oder Mg-Pulver oder Pulver von Legierungen derartiger Metalle oder Kohlen­ stoffasern enthalten.

Derartige Materialien sind jedoch im Hinblick auf eine Ver­ hinderung der Entwicklung von Rissen nicht wirksam.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung von feuer­ festen Materialien mit hoher Dauerfestigkeit, durch welche die vorstehend geschilderten Nachteile der herkömmlichen feuerfesten Materialien beseitigt werden, die zur Gewinnung von feuerfesten Strukturen, wie kontinuierlich arbeitenden Gießdüsen, verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Metallfasern, die durch eine Rüttelvibrationsschneidemetho­ de erhalten werden und einen dreieckigen Querschnitt gemäß Fig. 1 (a), (b) und (c) besitzen, wobei die Oberflächen der Fasern beträchtlich deformiert sind, eine günstige Affi­ nität zu der inneren Struktur von feuerfesten Materialien besitzen und eine hohe Verbindungsfestigkeit mit der inne­ ren Struktur der feuerfesten Materialien aufweisen, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer mechanischen Bean­ spruchung verbessert wird. Wenn auch Metallfasern nach ande­ ren Methoden hergestellt werden, beispielsweise nach einer Methode, nach welcher Metallfasern durch Schneiden von Dräh­ ten nach einem Ziehen oder einer Schmelzextraktionsmethode gewonnen werden, so besitzen die erzeugten Fasern einen nahezu kreisförmigen Querschnitt und weisen nur wenige Einprägungen und Hervorhebungen auf ihrer Oberfläche auf.

Materialien mit solchen Fasern sind z. B. im WADC Technical Report 58-452 ASTIA Document No. 207079 und in Sprechsaal 117 (1984), 12, Seiten 1130-1133 beschrieben. Diese Fasern sind daher nicht dazu in der Lage, sich mit der inneren Struktur von feuerfesten Materialien zu verbinden oder sich in diese zu integrieren wie die erfindungsgemäß eingesetzten Fasern, die durch eine Rüttelvibrationsschneidemethode erhalten werden. Die US 4,208,214 A1 zeigt Fasern mit unregelmäßigem Querschnitt, die jedoch nicht nach dem Rüttelvibra­ tionsverfahren hergestellt sind.

Es war ferner bisher schwierig, in wirtschaftlicher Weise Fasern mit einem Durch­ messer von 0,2 mm oder weniger unter Einhaltung herkömmlicher Maßnahmen herzustellen. Das Japanische Technische Magazin "SEIMITSU KIKAI" (Präzisions­ maschinen), Bd. 47, Nr. 11, S. 1399-1405 von NAKAGAWA et al. zeigt die Erzeugung von speziellen Metallfasern unter Anwendung einer selbstaktivierten Vibration mit einem elastischen Schneidwerkzeug zum Abfräsen eines voluminösen Materials. Dabei ist es möglich, etwa 4000 kurze Fasern pro Sekunde zu erzeugen. Wenn die Metallfasern mittels dieses Rüttelvibrationsschneidens erzeugt werden, wie dies in Fig. 2 der beigefügten Zeichnung gezeigt ist, wird ein Werkstück 5 von einem Stützglied 6 unterstützt und in Richtung des Pfeils 7 gedreht. Ein Schneid­ werkzeug 8, das bei diesem Rüttelvibrationsschneiden verwendet werden soll, ist vorgesehen mit einem Federmittelteil 9 in Form eines umgekehrten U und einer Schneidkante 10 an der Vorderseite. Das Schneidwerkzeug 8 wird durch einen Halter (nicht gezeigt) gehalten und stark gegen das Werkstück 5 gedrückt, wie dies durch Pfeil 11 gezeigt ist. In dieser Stellung stößt die Schneidkante 10 gegen das Werkstück 5 und der Mittelteil 9 wird etwas durch den Druck deformiert, der durch das Andrücken gegen das Werkstück 5 entsteht.

Wenn die Metallfasern 12 gebildet werden, wird das Werkstück 5 in Richtung des Pfeils 7 gedreht, während das Schneidwerkzeug 8 gegen das Werkstück gedrückt wird. Da das Schneidwerkzeug 8 gegen das Werkstück 5 gedrückt wird, dringt die Schneidkante 10 in das Werkstück 5 ein und löst sich dann wieder vom Werk­ stück, was sehr rasch wiederholt wird. Bei dieser Bewegung des Schneidwerk­ zeugs 8 werden die Fasern 12 gebildet. Demgemäß reißt die Faser 12 scharfkanti­ ge Ecken und eine Oberfläche von komplizierter und gezackter Form auf.

Auf der äußeren Oberfläche des Werkstückes werden kleine Kerben oder Ein­ fräsungen erzeugt, während die Fasern 12 gebildet werden. Wenn die Fasern kontinuierlich gebildet werden, während sich das Werkstück 5 dreht, greift die Schneidkante 10 in die kleinen Rillen ein. Diese Rillen und der Federmittelteil 9 wirken zusammen, um die Rüttelfibration des Schneidwerkzeugs 8 zu vergrößern. Nach dieser Rüttelvibrationsschneidemethode (chatter-vibration cutting method) können Fasern mit einem Durchmesser von 30 µm oder dgl. auf günstige Weise erhalten werden, so daß es möglich ist, das Flächenverhältnis zu erhöhen. Die Form des Quer­ schnitts der Fasern, die nach der Rüttelvibrationsschneide­ methode erhalten wird, ist eine komplizierte dreieckige Form. Erfindungs­ gemäß entspricht der Durchmesser einer derartigen Faser mit einem deformierten dreieckigen Querschnitt dem Durch­ messer eines Kreises mit der gleichen Querschnittsfläche dieser Faser.

Die Länge der Fasern, die nach der Rüttelvibrationsschnei­ demethode erhalten wird, liegt zwischen 2 und 10 mm. Sind die Fasern kürzer als 2 mm, dann ist ihre Integrationswirkung unzureichend, während dann, wenn die Länge mehr als 10 mm beträgt, es schwierig oder praktisch unmöglich ist, feuerfeste Mate­ rialien auszuformen. Der Durchmesser der Fasern liegt zwischen 30 und 200 µm. Liegt der Durchmesser un­ terhalb 30 µm, dann ist eine Verteilung der Fasern schwie­ rig, da die Fasern miteinander verhakt sind, während im Falle eines Durchmessers von mehr als 200 µm das Flächenverhältnis gering wird und dementsprechend die gewünschte Wirkung nicht erzielt werden kann. Alle Arten von Metallen können zur Herstellung dieser Fasern eingesetzt werden, welche nach der Rüttelvibrationsschneidemethode gewonnen werden. Insbesondere kommen Metalle mit einem hohen Schmelzpunkt in Frage, wie Gußeisen, herkömmlicher Stahl oder ein spezieller Stahl, beispielweise ein Ni-Cr-Stahl, ein Cr-Mo-Stahl, ein Cr-Stahl, ein Cr-V-Stahl etc. oder ein rostfreier Stahl, ferner kann man auf Legierungen auf Eisenbasis zurückgreifen, beispielsweise wird eine Ferrolegierung bevorzugt, da sie eine ausgezeichnete Festigkeit zwischen normaler Temperatur und einer mittleren Temperatur hat und relativ preiswert ist.

Metallfasern mit einem niedrigen Schmelzpunkt können eben­ falls verwendet werden, beispielsweise Al-Fasern, Al-Fasern, die Al-Legierungsfasern enthalten, Mg-Fasern etc.

Diese Metallfasern, die nach der Rüttelvibrationsschneide­ methode erhalten werden, können in Form einer Mischung aus mehreren Arten von Metallfasern, je nach dem Verwendungszweck die sich in ihren Schmelzpunkten unterscheiden, verwendet werden.

Die Gesamtmenge der Metallfasern, die zugesetzt wird, macht 2 bis 15 Gew.-% der Menge des feuerfesten Zu­ schlagstoffes aus. Ist der Gehalt an Metallfasern geringer als 2 Gew.-%, dann läßt sich keine ausreichende Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit erzielen, während dann, wenn der Gehalt 15 Gew.-% übersteigt, die Eigenschaften der feuerfesten Materialien verschlechtert werden und keine merkliche Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit mehr erzielt wird. Das Vermischen und das Ausformen werden außerdem schwierig, so daß keine feuerfesten Produkte mit guter Qualität mehr erhalten werden können.

Alle beliebigen feuerfesten Zuschlagstoffe können erfindungsgemäß in beliebiger Weise eingesetzt werden, wie z. B. Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid/Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Spinell, Zirkonoxid, Zirkonium, Chrommineralien, SiC, Si₃N₄, B₄C, BN, Kohlenstoff, wie Graphit und amorpher Kohlenstoff, etc.

Zur Herstellung der feuerfesten Strukturen werden die einzelnen Komponenten zuerst entsprechend den erforderlichen Eigenschaften der herzustellenden Teile der feuerfesten Strukturen hergestellt, worauf diese vermischt werden und unter Aus­ bildung der Struktur, die den angestrebten Eigenschaften entspricht, ausgeformt werden. Die Metallfasern können in jedem Teil der Struktur in Abhängigkeit von dem Verwendungs­ zustand der Struktur verwendet werden. Beispielsweise können im Falle einer langen Düse oder eines langen Ausgusses die Metallfasern in dem ganzen Körper der langen Düse eingesetzt werden oder nur an dem oberen Teil oder Halsteil, an wel­ chem sich die mechanischen Beanspruchungen konzentrieren. Anschließend werden erforderlichenfalls die auf diese Wei­ se gebildeten Teile in einer reduzierenden Atmosphäre zur Entfernung von flüchtigen Komponenten gebrannt. Je nach dem Verwendungszweck der zu bildenden feuerfesten Strukturen ist es auch möglich, Gegenstände auszuformen, die noch or­ ganische Bindemittel enthalten, wie Pech, Phenolharz etc.

Um die Fasern auf der Basis von Eisenlegierungen an einer Oxidation oder an einer Umsetzung mit anderen Oxiden zu hindern, müssen organische Materialien als Bindemittel zu­ gesetzt werden, wobei ferner der Zuschlagstoff 2-50 Gew.-% Kohlenstoff enthält.

Diese organischen Bindemittel sind vorzugsweise solche, die eine große Menge an Restkohlenstoff enthalten. In diesem Zusammenhang werden Phenol- und Furanharze im Hinblick auf ihre Kosten bevorzugt, ohne daß jedoch dabei eine Einschränkung auf diese organischen Bindemittel gegeben ist.

Das feuerfeste Material gemäß vorliegender Erfindung kann ferner, wie vorstehend erwähnt, erforderlichenfalls Metallpulver mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten, beispielsweise Al-, Mg-, Zn-, Sn- oder ähnliche Metallteilchen mit einem Durchmesser von 0,5 mm oder weniger, und zwar in einer Menge von 2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Menge des feuerfesten Zuschlagmaterials, wodurch eine Abnahme der Festigkeit in dem Mitteltemperaturbereich vollständig verhindert werden kann. Der Zusatz derartiger Metallpulver mit niedrigem Schmelzpunkt wird in der JA-OS 55-65348 be­ schrieben. Erfindungsgemäß konnte nunmehr bestätigt werden, daß die vereinigte Verwendung derartiger Metallpulver und der vorstehend erwähnten Metallfasern, die eines der charak­ teristischen Merkmale der Erfindung sind, die Gewinnung von nichtgebrannten oder gebrannten geformten feuerfesten Strukturen mit guten Eigenschaften und guter Temperatur­ wechselbeständigkeit bedingt.

Die erfindungsgemäßen Massen aus den vorstehend erwähnten Komponenten können geformt, gehärtet und erforderlichen­ falls in herkömmlicher Weise gebrannt werden, wobei nicht­ gebrannte oder gebrannte feuerfeste Strukturen mit hoher Temperaturwechselbeständigkeit erhalten werden können.

Die erfindungsgemäßen Materialien enthalten Fasern, die durch eine Rüttelvibrationsschneidemethode erhalten wor­ den sind und einen Querschnitt mit Ecken und eine Oberfläche mit einer komplizierten und unebenen Form aufweisen. Die Einmengung derartiger Fasern verbessert fer­ ner die Verstärkung der feuerfesten Matrix gegenüber dem bekannten Zusatz von herkömmlichen Fasern. Da ferner je­ des der Strukturteile aus einem anderen feuerfesten Mate­ rial besteht, treten keine Risse an der Grenzfläche der Teile auf, die aus verschiedenen feuerfesten Materialien hergestellt werden, da die eingearbeiteten Fasern zu einer Integration der Zwischenfläche beitragen. Daher werden die Lebensdauer sowie die Dauerhaftigkeit der feuerfesten Strukturen gemäß vorliegender Erfindung merklich verbes­ sert.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Querschnittsformen von Stahlfasern, die nach der Rüttelvibrationsmethode erhalten worden sind, und zwar handelt es sich um mikroskopische Aufnahmen mit einer 200-fachen Vergrößerung;

Fig. 2 das Rüttelvibrationsschneiden;

Fig. 3 und 4 Strukturen von Düsen zum kontinuierlichen Gießen, welche Ausführungsformen von feuerfesten Strukturen gemäß vorliegender Erfindung sind.

Fig. 3 ist eine Eintauchdüse und Fig. 4 eine lange Düse. In diesen Zeichnungen ist (1) ein Körper, (2) ein pulverför­ miger Teil, (3) ein Eingußteil und (4) ein Schlackenteil.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Die Erfindung wurde auf eine Eintauchdüse angewendet. Es handelte sich um die in den Fig. 3 bzw. 4 gezeigte lange Düse.

Beispiel 1

5 Gew.-Teile eines Phenolharzes werden einem feuerfesten Zuschlagstoff aus 35 Gew.-Teile eines synthetischen Mullits, 60 Gew.-Teile eines gesinterten Aluminiumoxids und 5 Gew.-Teile eines Tons zugesetzt und zur Gewinnung einer Masse eingemischt. 3 Gew.-Teile Stahlfasern mit einem Durchmesser von 0,09 mm und einer Länge von 6 mm, erhalten durch Rüttelvibrationsschneiden, und 2 Gew.-Teile Aluminiumfasern, erhalten durch Rüttelvibra­ tionsschneiden, mit einem Durchmesser von 0,03 mm und einer Länge von 3 mm, wobei das Gewichtsverhältnis ein Gewichtsverhältnis in bezug auf den feuerfesten Zuschlagstoff ist, werden der in der vorstehend be­ schriebenen Weise hergestellten Masse zugesetzt und die Masse ausgeformt und bei 200°C während 24 h gehärtet, wo­ bei ein nichtgebranntes feuerfestes Material erhalten wird, das für einen unteren Düsenteil einer Gleitdüse eingesetzt wird.

Zur Durchführung eines Vergleichsbeispiels 1-1, das in der gleichen Weise wie das vorstehende Beispiel 1 ausgeführt wird, mit der Ausnahme, daß keine Stahl- und Aluminium­ fasern zugesetzt werden, wird ein anderes nichtgebranntes feuerfestes Material, das für den unteren Düsenteil der Gleitdüse verwendet wird, hergestellt.

Die Eigenschaften dieser in Beispiel 1 und in dem Ver­ gleichsbeispiel erhaltenen Materialien gehen aus der fol­ genden Tabelle 1 hervor. Vergleicht man das feuerfeste Material von Beispiel 1 mit demjenigen des Vergleichsbei­ spiels 1-1 aus den Ergebnissen in der Tabelle 1, so stellt man fest, daß die Zeit bis zum Auftreten von Rissen länger ist im ersteren Falle als im letzteren, und daß die Ent­ wicklung der Risse langsamer im ersteren als im letzteren Falle verläuft.

Tabelle 1

Beispiel 2

5 Gew.-Teile eines Phenolharzes und 1 Gew.-Teil eines Aluminiumpulvers mit einem Korndurchmesser von 0,2 mm oder weniger werden einem feuerfesten Zuschlagstoff aus 15 Gew.-Teile eines Quarzglases, 60 Gew.-Teile eines elektrisch geschmolzenen Aluminiumoxids, 20 Gew.-Teile eines flockigen Graphits und 5 Gew.-Teile einer Mischung aus Si-Pulver und SiC zugegeben. 5 Gew.-Teile Fasern aus rostfreiem Stahl, erhalten nach der Rüttelvibrations­ schneidemethode, mit einem Durchmesser von 0,1 mm und einer Länge von 6 mm sowie 3 Gew.-Teile Aluminiumfasern, erhalten nach der Rüttelvibrationsschneidemethode mit einem Durchmesser von 0,1 mm und einer Länge von 3 mm werden außerdem zugesetzt, worauf ausgeformt und bei 200°C während 24 h zur Gewinnung einer nichtgebrannten langen Düse für eine Pfanne gehärtet wird.

Als Vergleichsbeispiel wird das Beispiel 2-1 in der glei­ chen Weise wie das Beispiel 2 durchgeführt, mit der Aus­ nahme, daß keine Aluminiumfasern zugesetzt werden. Auf diese Weise wird ein anderes nichtgebranntes feuerfestes Material erhalten. Das Vergleichsbeispiel 2-2 wird in der gleichen Weise wie das Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß keine Fasern aus rostfreiem Stahl zugesetzt werden, sondern nur 5 Gew.-Teile Aluminiumfasern zugegeben wer­ den. Auf diese Weise wird ein anderes nichtgebranntes feuer­ festes Material erhalten.

Die Eigenschaften der nichtgebrannten feuerfesten Materia­ lien, die im Falle des vorstehenden Beispiels 2, des Ver­ gleichsbeispiels 2-1 sowie des Vergleichsbeispiels 2-2 er­ halten werden, gehen aus der folgenden Tabelle 2 hervor. Wie aus den Ergebnissen in dieser Tabelle 2 ersichtlich ist, wird bestätigt, daß das feuerfeste Material gemäß dem Beispiel 2 keine Risse zeigt und eine gute Temperaturwech­ selbeständigkeit besitzt. In einem praktischen Test unter Einsatz einer Pfanne mit einem Fassungsvermögen von 300 Ton­ nen wird bestätigt, daß die lange Düse des Beispiels 2 wenigstens sechs Chargen ohne Auftreten von Rissen über­ dauert. Dieses Ergebnis ist vollständig vergleichbar mit dem Ergebnis einer langen Düse aus einem gebrannten Mate­ rial, die derzeit auf diesem Gebiet eingesetzt wird.

Bei einem weiteren Vergleich mit einer Masse aus 15% Graphit Rohpulver, 10% Graphit feines Pulver, 10% gesintertes Aluminiumoxid 0,5 bis 0,1 mm, 20% gesintertes Aluminiumoxid 0,0044 bis 0 mm, 20% elektrisch geschmolzenem Aluminiumoxid 0,044 bis 0 mm, 13% elektrisch geschmolzenem Zirkonoxid/- Mullitmaterial (Al₂O₃ 48 Gew.%, ZrO₂ 36 Gew.%, SO₂ 16 Gew.-%), 5% Silizium und 7% von Drahtfasern, die durch Schneiden von gezogenen Drähten erhalten wurden, stellte man fest, daß die Grenzfläche dieses Stücks mit dem benachbarten Material von Rissen durchsetzt ist. Dieses bedeutet, daß der Zusatz von aus gezogenen Drähten geschnittenen Drahtfasern nicht wirksam ist.

Tabelle 2

Beispiel 3

5 Gew.-Teile eines Phenolharzes werden einem feuerfesten Zu­ schlagstoff aus 80 Gew.-Teilen eines gesinterten Aluminiumoxids, 10 Gew.-Teilen eines synthetischen Mullits und 5 Gew.-Teilen Kohlen­ stoff zugesetzt und zur Gewinnung einer Masse eingemischt. 2,5 Gew.-Teile Fasern aus rostfreiem Stahl, erhalten nach der Rüttelvibrationsschneidemethode, mit einem Durchmesser von 0,06 mm und einer Länge von 3 mm und 4 Gew.-Teile Aluminium­ fasern mit einem Durchmesser von 0,03 mm und einer Länge von 1,5 mm werden der erhaltenen Masse zugesetzt. Das Gewichtsverhältnis bezieht sich auf den feuerfesten Zu­ schlagstoff. Dann erfolgt eine Vermischung, Ausformung und Härtung bei 200°C während 24 h zur Gewinnung eines nichtgebrannten Gleitdüsenplattenziegels.

Das Beispiel 3a wird in der gleichen Weise wie das vorstehende Beispiel 3 durchgeführt, mit der Aus­ nahme, daß 5 Gew.-Teile Fasern aus rostfreiem Stahl mit dem gleichen Durchmesser und der gleichen Länge wie diejeni­ gen des Beispiels 3 und 7 Gew.-Teile Aluminiumfasern ver­ wendet werden. Es wird eine andere nichtgebrannte Platte erhalten. Während des Verknetens der Mas­ se werden jedoch Zuschlagstoffkörner gebildet.

Das Vergleichsbeispiel 3-1 wird anschließend in der glei­ chen Weise wie das vorstehende Beispiel 6 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß keine Fasern aus rostfreiem Stahl zugesetzt werden. Auf diese Weise wird eine andere nicht­ gebrannte Platte erhalten.

Das Vergleichsbeispiel 3-2 wird in der gleichen Weise wie das vorstehende Beispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 0,5 Gew.-Teile Fasern aus rostfreiem Stahl und 0,3 Gew.-Teile Aluminiumfasern zugesetzt werden. Der Gesamtgehalt an den Metallfasern ist weniger als 1 Gew.-Teil. Auf diese Wei­ se wird eine andere nichtgebrannte Platte erhalten.

Die Eigenschaften dieser nichtgebrannten Platten, die nach den vorstehenden Beispielen 3 und 3a und nach den Vergleichs­ beispielen 3-1 und 3-2 erhalten worden sind, gehen aus der folgenden Tabelle 3 hervor, und zwar zusammen mit den Praxistestergebnissen einer jeden Probe.

Beispiel 4

25 Gew.-Teile eines Phenolharzes werden einem feuerfesten Zuschlagstoff aus 75 Gew.-Teile einer Seewassermagnesia mit hoher Reinheit, 20 Gew.-Teile eines gesinterten Spinells und 5 Gew.-Teile Kohlenstoff zugesetzt und zur Gewinnung einer Masse vermischt. 4 Gew.-Teile Fasern aus rostfreiem Stahl, erhalten nach der Rüttelvibrationsschneidemethode, mit einem Durchmesser von 0,06 mm und einer Länge von 6 mm sowie 3 Gew.-Teile von Fasern aus einer Al-Mg-Legierung (Mg = 50 Gew.-%) mit einem Durchmesser von 0,09 mm und einer Länge von 3 mm, wobei das Gewichtsverhältnis ein scheinbares Gewichtsverhältnis, bezogen auf die Menge des feuerfesten Zuschlagstoffs ist, werden der erhaltenen Masse zugesetzt, worauf vermischt, ausgeformt und gehär­ tet wird. Auf diese Weise wird eine nichtgebrannte Grund­ platte erhalten.

Das Vergleichsbeispiel 4-1 wird in der gleichen Weise wie das vorstehende Beispiel 7 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß keine Fasern aus rostfreiem Stahl zuge­ setzt werden. Auf diese Weise wird eine andere gebrannte Platte erhalten.

Die Eigenschaften dieser in dem Beispiel 4 und in dem Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Platten gehen aus der folgenden Tabelle 4 hervor.

Tabelle 4

Claims (8)

1. Kohlenstoff enthaltendes, feuerfestes Material, enthal­ tend 35-96 Gew.-% feuerfestes Rohmaterial, 2-15 Gew.-% durch Rüttelvibrationsschneiden hergestellte Metall­ fasern, die eine Länge von 2-10 mm und einen Durchmes­ ser von 0,03-0,2 mm haben, wobei diese Metallfasern aus zwei oder mehreren Arten von Metallfasern mit verschiedenen Schmelzpunkten bestehen, sowie 2-50 Gew.-% an Kohlenstoff zur Verhinderung der Oxidation der Metallfasern, wobei der Kohlenstoff mindestens teilweise in Form eines organischen Bindens vorliegt.

2. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kohlenstoffgehalt 10 Gew.-% oder mehr beträgt und 80 Gew.-% oder mehr des Kohlenstoffs aus flockenartigem Graphit bestehen.

3. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß es bis 10 Gew.-% eines Metallpulvers mit einem Schmelzpunkt von 1000°C oder darunter zusätzlich zu den Metallfasern enthält.

4. Feuerfestmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es feuerfesten Zuschlag­ stoff und Pulverkomponenten, bei denen es sich um ande­ re Materialien als die Metallfasern, Metallpulver und Kohlenstoff handelt, vorliegen und aus Rohmaterialien von Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, MgO und/oder CaO, und/oder eine oder mehrere Arten von Carbiden und/oder Nitriden ent­ hält.

5. Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Feuerfest­ materials nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß man aus zwei oder mehreren Arten von festen Werkstücken mit verschiedenen Schmelzpunkten durch Rüttelvibrationsschneiden 2 oder mehr Arten von Metallfasern von 0,03-0,2 mm Durchmesser und 2-10 mm Länge schneidet, daß man 2-15 Gew.-% dieser Fasern mit 35-96 Gew.-% feuerfestem Material und 2-50 Gew.-% Kohlenstoff, der mindestens teilweise in Form eines organischen Binders vorliegt, mischt, das Gemisch in einer Form preßformt und zur Bildung einer Feuer­ feststruktur mit hoher Schockfestigkeit und hoher me­ chanischer Festigkeit härtet und/oder brennt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein organisches Bindemittel zur Herstellung des Mate­ rials verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als organischer Binder Phenol- und/oder Furanharz ver­ wendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material bei einer Temperatur von bis zu 1300°C wärmebehandelt wird.